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Studio degli apparati militari quali stato dell'arte della tecnologia valvolare dell'epoca

Premessa: come tutti potete immaginare lo stato dell'arte di una tecnologia, intesa come massima espressione della stessa si può conseguire solo in un mondo in cui non esiste il danaro, ovvero si è liberi da considerazioni economiche o di mercato.
Un oggetto prodotto al massimo delle capacità umane non è vendibile, avrebbe un prezzo improponibile.
Unica nicchia in cui questo discorso non vale quasi mai è la costruzione di attrezzature per l'esercito.
Queste attrezzature vengono create per funzionare nelle condizioni più impossibili dal punto di vista climatico e meccanico.
In questi prodotti si trova il meglio della tecnologia senza tenere conto del prezzo finale del manufatto.
Analizzando questo tipo di manufatti ci si rende conto del reale stato dell'arte di una tecnologia.
Per quello che riguarda le valvole termoioniche, i prodotti più raffinati sono quelli destinati all'avionica.
Di seguito analizzeremo alcuni manufatti per determinare le caratteristiche costruttive e trarre qualche buono spunto.

Esempio di tecnologia militare con cablaggio ibrido PCB ed Aria

Gli esempi di seguito fanno parte dell'avionica di un aereo.
Quindi si tratta di circuiti valvolari che devono resistere a svariate sollecitazioni meccaniche come accelerazioni e vibrazioni.

Questo esempio di cablaggio eseguito in aria ma con alcuni componenti montati su un circuito stampato è tipico dei manufatti miliari degli anni 50/60 (del 1900) contraddistinti da una qualità allo stato dell'arte, senza compromessi.
Tutto quello che era possibile fare per aumentare la qualità e la durata è stato fatto senza badare a spese, dagli isolamenti dei reofori delle valvole fino al fissaggio con legature sui fili per ridurne l'oscillazione in caso di vibrazioni ed eliminare il logorio delle giunture.
Le piste del PCB sono di notevole spessore e lo stagno a distanza di tanti anni non presenta segni di ossidazione chiaro indizio dell'uso di una lega particolarmente di qualità con aggiunta di argento e trattamento superficiale di verniciatura.
Tutti i componenti con una massa considerevole per evitare oscillazioni dovute alle vibrazioni sono ancorati allo stampato o al supporto metallico.

La foto sopra mostra un primo piano delle valvole della raytheon impiegate nell'apparato miliare, strette in un contenimento di acciaio.

Nell'apparato sopra si notano le abbondanti legature dei cavi realizzate a mano con del filo sintetico.
Tutte le legature hanno il doppio nodo per evitare che si allentino.
Per evitare che i cavi possano muoversi e alla lunga rompere i punti di saldatura i cavi sono raggruppati fra loro e bloccati da imbastiture in tela e materiale sintetico a loro volta legate con del filo per legature.
Tutti i componenti che hanno un peso tale da potersi muovere sotto l'effetto di urti e vibrazioni, e in questo modo danneggiare il reoforo o il punto di giunzione reoforo-pista dorata sono bloccati con degli stopper in acciaio a loro volta fissati ad un supporto con dei ribattini.
Tutte le piste dei circuiti stampati sono state sottoposte a bagno galvanico di doratura per evitare la corrosione.

Nelle due foto sopra sono messi in evidenza i capicorda saldati sullo stampato (realizzato con uno spessore adeguato) su cui sono avvolti e saldati i fili.
I capicorda sono dorati, come tutte le piste dello stampato.
I fili sono di tipo rigido monofilare.
Nei punti di giunzione dei fili le saldature sono protette da della guaina termorestringente nera.

Nel circuito sopra sono state impiegate delle valvole con reofori a saldare, quindi senza zoccolo.
I reofori delle stesse sono stati fatti passare in uno zoccolo guidacavi all'uscita del quale sono saldati con i fili che le collegano al resto del circuito.
Il punto di giunzione è sormontato da una guaina che ne impedisce il contatto accidentale o il distacco in caso di rottura della saldatura.
Tutte le valvole sono bloccate da degli stopper in acciaio per evitarne l'oscillazione che potrebbe compromettere l'integrità dei reofori.
I rele' sono fissati ad un piccolo carter di protezione dei contatti e all'occorrenza bloccati ad un supporto con degli stopper.
In generale tutti componenti che hanno un peso superiore a quello stabilito vengono fissati saldamente.
Gli stampati sono tutti fatti a mano (all'epoca non vi erano cad elettronici per lo sbroglio) e trattati con doratura per evitarne l'ossidazione.
Tutti i fili sono conduttori di tipo monofilare con un abbondante isolamento.
Le piazzole sullo stampato sono grandi e le saldature impiegano stagno di buona qualità (si vede dal fatto che dopo 50anni non è ancora vistosamente ossidato o degradato) ed in quantità generosa.
In genere i componenti che scaldano sono investiti da un abbondante flusso di aria laminare generato da una ventola che raffredda tutto l'apparato tramite un attento studio del percorso dell'aria stessa.
Oggi si potrebbe controllare l'esatto raffreddamento con una termocamera, all'epoca si utilizzavano dei sensori posti in modo strategico sull'apparato in fase di prototipo.

Confronto con un apparato civile di fascia media dello stesso periodo: HP Vacuum Tube Voltmeter 400H (6625-557-8261)

L'HP-400H è un voltmetro a larga banda RMS realizzato a tubi termoionici con uscita amplificata del tipo inseguitore-catodico per collegare altri strumenti esterni.
E 'in grado di misurare in AC dal 1 millivolt fondo scala a 300 volt fondo scala.
La risposta in frequenza va da 10 da Hertz a 4 Megahertz.
L'uscita ad inseguitore catodico per il monitoraggio, indipendentemente dall'impostazione dell'interruttore di ingresso, è fissata al 0,15 volt con impedenza 50Ω.
L'impedenza di ingresso è di 10 megaΩ.
Questo voltmetro elettronico a tubi della HP a vero valore efficace RMS verrà usato quale esempio civile di fascia medio-alta per fare un paragone con la tecnologia militare dell'epoca.
Nonostante questo voltmetro sia un discreto oggetto saltano subito all'occhio le differenze di progetto e nella cura della realizzazione dello stesso.
Anche se si tratta di uno strumento di laboratorio il progetto è fatto in un'ottica di risparmio senza tuttavia intaccare le prestazioni di questo oggetto.

Come potete vedere il cablaggio è meno ordinato e sono presenti componenti appesi nello stesso.
La qualità generale è buona per un apparato commerciale ma nulla di più.

Nella foto sopra un esempio di impiego di un diodo al selenio in un apparato valvolare.

Il piccolo raddrizzatore allo stato solido (ossido di rame e selenio) testimonia che siamo in un periodo di passaggio fra i tubi termoionici e i dispositivi allo stato solido.

Il cablaggio dalla parte superiore del telaio è molto ordinato, le valvole sono per la maggior parte schermate con apposito schermo magnetico.
Si possono notare i fori di aerazione presenti su tutte le parti del telaio superiore e posteriore, allo scopo di facilitare i moti convettivi dell'aria per meglio raffreddare i componenti.

Gran parte delle resistenze sono ad impasto di carbone, quelle di potenza più elevata sono a filo metallico, i condensatori sono a film plastico (quelli gialli) e altri a carta.